MBR膜生物反應(yīng)器 一體化中水處理設(shè)備
一、簡(jiǎn)介
在污水處理水資源再利用領(lǐng)域,MBR又稱膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor),是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。按照膜的結(jié)構(gòu)可分為平板膜、管狀膜和中空纖維膜等,按膜孔徑可劃分為超濾膜、微濾膜、納濾膜、反滲透膜等。
二、工藝組成
膜--生物反應(yīng)器主要由膜分離組件及生物反應(yīng)器兩部分組成。通常提到的膜--生物反應(yīng)器實(shí)際上是三類反應(yīng)器的總稱:
① 曝氣膜--生物反應(yīng)器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;
② 萃取膜--生物反應(yīng)器(ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR);
③ 固液分離型膜--生物反應(yīng)器(Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 簡(jiǎn)稱 MBR)。
曝氣膜
曝氣膜--生物反應(yīng)器(AMBR)早見于Cote.P 等1988年報(bào)道,采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜),以板式或中空纖維式組件,在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)( Bubble Point)情況下,可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率,有利于曝氣工藝的控制,不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。
萃取膜
萃取膜--生物反應(yīng)器,又稱為EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在,某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí),若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程,污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā),發(fā)生氣提現(xiàn)象,不僅處理效果很不穩(wěn)定,還會(huì)造成大氣污染。
MBR膜生物反應(yīng)器 一體化中水處理設(shè)備
為了解決這些技術(shù)難題,英國學(xué)者Livingston研究開發(fā)了EMBR。廢水與活性污泥被膜隔開來,廢水在膜內(nèi)流動(dòng),而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動(dòng),廢水與微生物不直接接觸,有機(jī)污染物可以通過選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立,各單元水流相互影響不大,生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響,使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如HRT和SRT可分別控制在*的范圍,維持大的污染物降解速率。
固液分離型膜
固液分離型膜--生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得為廣泛深入的一類膜--生物反應(yīng)器,是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。
在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中,泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的,其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能,沉降性越好,泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況,改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件,這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求,曝氣池的污泥不能維持較高濃度,一般在 1.5~3.5g/L左右,從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴,提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥,其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25% ~40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象,出水中含有懸浮固體,出水水質(zhì)惡化。
針對(duì)上述問題,MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合,大大提高了固液分離效率;并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中*菌(特別是優(yōu)勢(shì)菌群)的出現(xiàn),提高了生化反應(yīng)速率;同時(shí),通過降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量(甚至為0),從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。
三、工藝類型
根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的組合方式,可將膜--生物反應(yīng)器分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類型。(以下討論的均為固液分離型膜--生物反應(yīng)器)
分置式
把膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端,在壓力作用下混合液中的液體透過膜,成為系統(tǒng)處理水;固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留,隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。
分置式膜--生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠,易于膜的清洗、更換及增設(shè);而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積,延長(zhǎng)膜的清洗周期,需要用循環(huán)泵提供較高的膜面錯(cuò)流流速,水流循環(huán)量大、動(dòng)力費(fèi)用高(Yamamoto,1989),并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會(huì)使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象(Brockmann and Seyfried,1997)。
一體式
把膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部。進(jìn)水進(jìn)入膜--生物反應(yīng)器,其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除,再在外壓作用下由膜過濾出水。
這種形式的膜--生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng),并且靠抽吸出水,能耗相對(duì)較低;占地較分置式更為緊湊,在水處理領(lǐng)域受到了特別關(guān)注。但是一般膜通量相對(duì)較低,容易發(fā)生膜污染,膜污染后不容易清洗和更換。
復(fù)合式
形式上也屬于一體式膜--生物反應(yīng)器,所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料,從而形成復(fù)合式膜--生物反應(yīng)器,改變了反應(yīng)器的某些性狀。
四、工藝特點(diǎn)
與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比,MBR 具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定
由于膜的高效分離作用,分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池,處理出水極其清澈,懸浮物和濁度接近于零,細(xì)菌和病毒被大幅去除,出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ25.1-89),可以直接作為非飲用市政雜用水進(jìn)行回用。
同時(shí),膜分離也使微生物被*被截流在生物反應(yīng)器內(nèi),使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度,不但提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除效率,保證了良好的出水水質(zhì),同時(shí)反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水負(fù)荷(水質(zhì)及水量)的各種變化具有很好的適應(yīng)性,耐沖擊負(fù)荷,能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)。
剩余污泥產(chǎn)量少
該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行,剩余污泥產(chǎn)量低(理論上可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放),降低了污泥處理費(fèi)用。
占地面積小,不受設(shè)置場(chǎng)合限制
生物反應(yīng)器內(nèi)能維持高濃度的微生物量,處理裝置容積負(fù)荷高,占地面積大大節(jié)??;該工藝流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積省,不受設(shè)置場(chǎng)所限制,適合于任何場(chǎng)合,可做成地面式、半地下式和地下式。
可去除氨氮及難降解有機(jī)物
由于微生物被*截流在生物反應(yīng)器內(nèi),從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細(xì)菌的截留生長(zhǎng),系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時(shí),可增長(zhǎng)一些難降解的有機(jī)物在系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間,有利于難降解有機(jī)物降解效率的提高。
操作管理方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制
該工藝實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間(HRT)與污泥停留時(shí)間(SRT)的*分離,運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定,是污水處理中容易實(shí)現(xiàn)裝備化的新技術(shù),可實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制,從而使操作管理更為方便。
易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造
該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元,在城市二級(jí)污水處理廠出水深度處理(從而實(shí)現(xiàn)城市污水的大量回用)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
五、技術(shù)參數(shù)
注:設(shè)備規(guī)格型號(hào)和處理量根據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)加工。